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基于元胞自动机的实时降雨下流域洪水淹没过程分析

         
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目前实时降雨下流域洪水淹没过程分析复杂,难以满足实际工程应用要求。虽然目前推广性较强的无源淹没分析方法计算简便,但是其实际物理意义不强。为此,基于实时降雨预报和地理信息系统(GIS)技术,建立了基于元胞自动机的洪水淹没分析模型,借助GIS技术生成数字高程模型格网数据,并结合流域下垫面条件求解洪水淹没范围及淹没水深。最后,以江西省宜春市袁州流域为例,考虑植被截留量和土壤下渗量这两种降雨损耗,利用径流系数表示降雨产生径流的损耗过程,进而采用建立的元胞自动机洪水淹没分析模型计算得到4个不同时刻(10 min、30 min、1 h和2 h)的袁州流域洪水淹没数据。同时,利用无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型计算结果验证了建立的元胞自动机洪水淹没分析模型的有效性。结果表明:相比于无源淹没分析方法和基于MIKE SHE的坡面流模型,本文建立的模型可以充分考虑流域下垫面条件以及降雨产汇流过程的影响,更加合理地模拟洪水淹没过程,并能够动态输出不同时刻洪水淹没数据。所建模型具有应用推广性强、实际物理意义明确、计算过程较为简便,并且可准确地显示实时降雨下洪水淹没过程等特点。研究成果可为强降雨作用下洪水灾害风险评估、防汛抢险决策方案的制定提供理论参考。

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